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长兴县和平镇城镇污水处理工程可行性研究报告 1 目 录 第一章第一章 总论总论1 1.1 项目编制1 1.1.1 项目名称 1 1.1.2 建设单位 1 1.1.3 编制单位 1 1.1.4 项目地点 2 1.1.5 工程内容 2 1.2 编制目的、依据、原则及范围4 1.2.1 编制目的 4 1.2.2 编制依据及主要资料4 1.2.3 编制原则 4 1.2.4 编制范围 5 1.3 项目建设的重要性和必要性5 1.3.1 项目建设的重要性.5 1.3.2 项目建设的必要性.6 1.4 法律背景7 1.4.1 国家的法律法规 7 1.4.2 省、市级法规及其管理.8 1.5 采用的规范和标准9 第二章第二章 和平和平镇镇概况概况11 长兴县和平镇城镇污水处理工程可行性研究报告 2 2.1 和平镇城区概况11 2.2 和平镇城镇总体规划概况11 2.3 和平镇工业区概述11 2.4 自然条件12 2.4.1 气象特征 12 2.4.2 水系、水文12 2.4.3 地貌与地势 13 2.4.4 地质条件 13 2.5 给水现状与规划13 2.5.1 给水现状 .13 2.5.2 给水规划 .13 2.6 排水现状与规划 .15 2.6.1 排水现状 15 2.6.2 排水规划 15 第三章第三章 污污水水水水质质、水量、水量预测预测 .16 3.1 建设年限16 3.2 建设规模16 3.2.1 规划期内污水量预测16 3.2.2 污水收集系统设计.18 3.3 污水进厂水质 18 3.3.1 污水进网水质管理要求.18 3.3.2 污水水质预测 .20 长兴县和平镇城镇污水处理工程可行性研究报告 3 3.3.3 进厂水质的确定 21 3.4 处理程度22 第四章第四章 污污水系水系统统工程工程23 4.1 污水处理厂厂址选择23 4.1.1 污水处理厂设置原则.23 4.1.2 污水处理厂的设置方案.23 4.2 处理出水排放口位置24 4.3 污水收集系统24 4.3.1 收集系统工程概述.24 4.3.2 设计原则及设计参数.24 4.3.3 污水收集系统及主干管走向25 4.3.4 管道计算 25 4.3.5 管材比选 26 4.3.6 过河方式比较 29 4.3.7 管道工程量统计 33 第五章第五章 污污水水处处理厂工理厂工艺艺34 5.1 污水处理工艺选择原则34 5.2 污水处理程度及重点处理项目34 5.2.1 处理程度及要求 .34 5.2.2 污水处理重点项目.35 5.2.3 水解后污水生化处理工艺论述.39 长兴县和平镇城镇污水处理工程可行性研究报告 4 5.2.4 污水处理工艺选择.59 5.2.5 推荐方案确定 .66 5.3 污水处理厂工艺流程的确定67 5.3.1 和平镇城镇污水处理厂工程的特征及其处理工艺特点.67 5.3.2 工艺流程确定 68 5.4 污泥处置方案69 5.4.1 污泥处理的目的 .69 5.4.2 污泥处理设计原则.70 5.4.3 现有的污泥处置方式.70 5.4.4 污泥量 .71 5.4.5 污泥中污染物预测.71 5.4.4 污泥处置方案确定.72 5.5 污水消毒方案73 5.5.1 消毒技术简介 .73 5.5.2 消毒方案比选 .74 5.6 污水站废气处理方案与中水回用76 5.6.1 废气处理方案 .76 5.6.2 中水回用 .79 第六章第六章 推荐工推荐工艺艺方案工程方案工程设计设计81 6.1 设计规模及进出水水质81 6.1.1 设计规模 .81 6.1.2 设计进、出水水质.81 长兴县和平镇城镇污水处理工程可行性研究报告 5 6.2 污水处理厂总平面布置81 6.2.1 处理厂厂址 .81 6.2.2 处理构筑物分组 .81 6.2.3 污水厂平面布置 .81 6.3 污水处理厂高程设计82 6.3.1 场地地坪标高 82 6.4 主要构筑物工艺设计82 6.5 土建设计95 6.5.1 建筑设计 .95 6.5.2 结构设计 .96 6.6 电气设计98 6.6.1 负荷等级及供电要求.98 6.6.2 供配电系统 .98 6.7 仪表和自动化控制设计98 第七章第七章 项项目的目的环环境影响及境影响及对对策策101 7.1 工程施工期对环境的影响101 7.2 施工期环境影响的缓解措施101 7.2.1 工程施工废物的管理.101 7.2.2 噪声防治 .101 7.3 工程建成后对环境的影响102 7.3.1 工程占地的环境影响.102 7.3.2 对大气环境的影响.102 长兴县和平镇城镇污水处理工程可行性研究报告 6 7.3.3 污泥对环境的影响.106 7.3.4 噪声对环境的影响.106 7.4 污染防治对策107 7.4.1 减轻恶臭影响 .107 7.4.2 噪声防治 .107 7.4.3 污泥出路措施 .107 7.4.4 出水排放措施 .107 7.4.5 污水处理厂处理效果的监测手段108 第八章第八章 工程工程风险风险分析分析110 8.1 污水处理厂风险影响预测110 8.1.1 自然灾害对建筑物的可能影响.110 8.1.2 设备故障对环境的影响.110 8.2 污水处理系统维修风险分析110 8.3 污水管网的风险事故及对策111 第九章第九章 项项目的管理及目的管理及实实施施计计划划112 9.1 实施原则与步骤112 9.2 项目建设的管理机构112 9.3 项目运行的管理机构113 9.3.1 管理机构 .113 9.3.2 污水处理厂人员编制.114 9.4 工程进展114 长兴县和平镇城镇污水处理工程可行性研究报告 7 9.4.1 进展概述 .114 9.4.2 厂址的准备 .115 9.4.3 排水系统的完善 .115 9.4.4 污染源控制 .115 9.5 设计施工及安装115 9.5.1 项目设计及施工 .115 9.5.2 设备安装 .117 9.6 调试与试运转117 9.7 运行的技术管理117 9.7.1 技术管理 .117 9.7.2 人员培训 .118 第十章第十章 安全生安全生产产119 10.1 环境保护119 10.2 劳动保护119 10.3 防火120 10.3.1 防火等级 .120 10.3.2 防火措施 .120 第十一章第十一章 节节能能121 11.1 节能的目的121 11.2 节能措施121 第十二章第十二章 投投资资估算估算123 长兴县和平镇城镇污水处理工程可行性研究报告 8 12.1 估算编制说明123 12.1.1 定额依据 .123 12.1.2 其他费用 .123 12.2 工程总投资124 12.3 投资估算表124 第十三章第十三章 财务评财务评价价129 13.1 编制说明129 13.2 测算说明129 13.3 投资计算和资金筹措130 13.4 总成本费用130 13.5 损益表131 13.6 财务盈利能力分析131 13.7 不确定性分析132 13.8 清偿能力分析134 13.9 国民经济评价134 13.10 经济分析结论134 第十四章第十四章 运行成本估算运行成本估算148 14.1 运营成本148 14.2 经济指标148 第十五章第十五章 结论结论和建和建议议150 15.1 结论150 长兴县和平镇城镇污水处理工程可行性研究报告 9 15.2 建议151 附图附图 1 和平镇地理位置图和平镇地理位置图 附图附图 2 污水厂位置及污水收集系统图污水厂位置及污水收集系统图 附图附图 3 地块污水水量预测图地块污水水量预测图 附图附图 4 a2/o 工艺流程图工艺流程图 附图附图 5 氧化沟工艺流程图氧化沟工艺流程图 附图附图 6 dat-iat 工艺流程图工艺流程图 附图附图 7 污水处理厂平面布置图污水处理厂平面布置图 附图附图 8 污水处理厂工艺流程图污水处理厂工艺流程图 长兴县和平镇城镇污水处理工程可行性研究报告 1 第一章第一章 总论总论 1.1 项项目目编编制制 1.1.1 项项目名称目名称 长兴县和平镇城镇污水处理工程 1.1.2 建建设单设单位位 长兴县和平镇人民政府 1.1.3 编编制制单单位位 xxx 简介 xxx 创建于 1977 年，现有职工 350 多人，各类专业技术人员占 90，其中中国工程院院士 2 人，教授级高工 7 人，高级工程师、工程 师 200 多人。 本院是国内最早从事环境污染工程治理的科研设计院所之一，是 省内首批获得国家建设厅、环保总局、全国勘察设计评委会多级审查 核发的甲级环境工程设计资格单位。近二十年来，已在印染、制药、造 纸、皮革、塑料、橡胶、化工及市政生活废水和开发区、工业园区等环 境污染治理方面积累了丰富的实践经验，特别是对染料废水、制药废 水、橡胶(料)废气的治理技术研究已具有一定深度。针对污染治理工 程的特殊性，我院开创了大型治理工程项目从设计、施工、调试、运行 承包“一条龙”模式和 bot（投资-营运回收）方式先例。实现了与国际 惯例接轨的目标。 本院除了设计、总包建设工程外，对工艺过程的调试具有相当丰 富的经验，特别是对建设单位的人员培训、操作运行与管理均具有自 己的特色。使得工程建设与今后的运行管理达到完满的协调与统一。 使污染治理工程建成后发挥其应有的作用。 附：我院近几年市政污水处理工程清单 长兴县和平镇城镇污水处理工程可行性研究报告 2 1.1.4 项项目地点目地点 本工程位于和平镇北部，西侧紧邻和平港。 1.1.5 工程内容工程内容 本污水处理工程内容包括和平镇镇区生活污水及工业区生产废 水收集系统、污水处理及排放在内的污水处理系统工程以及污废水处 理中产生的污泥的处理和处置。 。 长兴县和平镇城镇污水处理工程可行性研究报告 3 附表：xxx 近期污水处理工程业绩表（市政污水） 序 号 业主单位业主单位 治理对象 处理规模 (万 m3/d) 处理工艺出水标准 实际完成 日期 承担工作 1临安青山开发区污水处理工程工业、生活污水4.0污水初沉a2/o+sbr400mm 时采用钢筋混凝土管。具体由 建设单位在实施时自行决定。 4.3.6 过过河方式比河方式比较较 本污水收集系统服务范围内有多处需穿越河流，采用何种方式过河 是本工程污水输送方案的重要内容之一。 对于压力流管段，过河形式可采用管桥或倒虹管的方式，管桥方式 过河，其外底标高按河道通航要求确定，污水的水压线必须高于管桥的 管中心。重力流管段只能采用倒虹方式，倒虹方式过河，管线在河床底 埋设，其施工方法根据河道的宽度和是否需要通航的要求，采用围堰和 顶管施工两种方式。 长兴县和平镇城镇污水处理工程可行性研究报告 30 （1）围堰施工 围堰施工技术成熟，施工费用低，但施工期间影响泄洪。过河管管 顶在规划河底 0.51.0 米。管材外部采用钢筋混凝土外包，以增强抗冲 击能力和抗浮安全。 （2）顶管施工 顶管施工用于软土地层施工技术已成熟，一般采用土压平衡式或 泥水平衡式。施工期间不影响交通，但施工直接费用稍大。一般过河管 顶覆 2.03.0 以下为宜。 过河方式及其施工方法的综合技术经济比较见表 4.3-5： 表 4.3-5 过河方式比较表 倒虹下穿过河方案 项目 管桥过河 顶管围堰 陆地占地面积较大较小较小 工程经验较多较少丰富 施工中地表沉降无较少少 对景观影响有无无 综合造价较低较高较低 施工工期较大较短长 对通航影响较大无大 不利条件 1、施工期间局部 封航 2、排气阀喷 溅 3、钢管防腐 4、浪费能量 1、运行维护量较 大 2、倒虹井深度 较围堰深 3、小于 d800 管径尚无 1、运行维护量较 大 2、施工期间需 封闭或局部封闭航 道 3、施工破坏码 头、驳岸 从上表可以看出，管桥过河，对于管径小河面窄比较合适；下穿过河 顶管由于其管径、费用限制，对于管径大、河面宽，水上交通量大时较适 宜；下穿过河，围堰施工造价经济，施工简便，对于小河流而其上交通量 小，并且穿越管大时较适宜。结合本工程实际情况，建议采用倒虹管围 长兴县和平镇城镇污水处理工程可行性研究报告 31 堰施工。 （3）附属构筑物 检查井 在管道的转折、变坡处及支管的接口处，管径改变处均设检查井， 在直线管段上每隔一定距离也必须设置检查井，其间距按有关规定执行， 或参照表 4.3-6。 表 4.3-6 管径和检查井间距 管 径 （mm）间 距 （m） codcr= bod5 nh3-n po4-p，而污水处理工 艺的选用是与要求达到的处理效率密切相关的，因此首先需要分析各 种污染物的去除机理和所能达到的去除程度。 (1)bod5和 ss 的去除 日本和我国室外排水设计规范（gb50101-2005）中处理工艺或 对各种常用处理单元有推荐的处理效率，见表 5.2.3-1。 表 5.2.3-1 污水处理厂的处理效率 处理效率% 一级处理二级处理 项目 资料 来源ssbod5ssbod5 备注 上海某污水厂50249293 二级处理：活性污泥法 （1982-1984 年运行资料） 北京某中试厂50208092二级处理：活性污泥法 北京某污水厂9395二级处理：活性污泥法 日本指标30-4025-3565-8065-85二级处理：生物过滤法 长兴县和平镇城镇污水处理工程可行性研究报告 40 80-9085-95二级处理：活性污泥法 60-9065-90二级处理：生物膜法 我国规范40-5520-30 70-9065-95二级处理：活性污泥法 从表 5.2.3-2 可以看出，二级活性污泥法的处理效率最高，生物膜 法次之，生物过滤法最低。二级处理工艺能有效地去除 bod5（包括 codcr）和 ss，排除剩余污泥时也同时去除了污水中的氮和磷，氮的 去除率约为 10-20，磷的去除率为 12-19。 ss 的去除 污水中 ss 的去除主要靠沉淀作用。污水中的无机颗粒和大直径 的有机颗粒靠自然沉淀作用就可去除，小粒径的有机颗粒靠微生物的 降解作用去除，小粒径的无机颗粒（包括大小在胶体和亚胶体范围内 的无机颗粒）则要靠活性污泥絮体的吸附、网络作用，与活性污泥絮 体同时沉淀被去除。 污水厂出水中悬浮物浓度不仅涉及到出水 ss 指标，出水中的 bod5、codcr、tp 等指标也与之有关因为组成出水悬浮物的主要 成分是活性污泥絮体，其本身的有机成份就高，而有机物本身就含磷， 因此较高的出水悬浮物含量会使得出水的 bod5、codcr 和 tp 增加。 因此，控制污水厂出水的 ss 指标是最基本的，也是很重要的。 bod5的去除 污水中 bod5的去除是靠微生物的吸附作用和代谢作用，对 bod5降解，利用 bod5合成新细胞，然后对污泥与水进行分离，从而 完成 bod5的去除。 活性污泥中的微生物在有氧的条件下，将污水中的一部分有机物 用于合成新的细胞，将另一部分有机物进行分解代谢以便获得细胞合 成所需的能量，其最终产物是 co2和 h2o 等稳定物质。在合成代谢 与分解代谢过程中，溶解性有机物(如低分子有机酸等)直接进入细胞 内部被利用，而非溶解有机物则首先被吸附在微生物表面，然后被胞 外酶水解后进入细胞内部被利用。由此可见，微生物的好氧代谢作用 长兴县和平镇城镇污水处理工程可行性研究报告 41 对污水中的溶解性有机物和非溶解性有机物都起作用，并且代谢产物 是无害的稳定物质，因此，可以使处理后污水中的残余 bod5浓度很 低。根据国外有关设计资料，在污泥负荷为 0.3kg bod5/kgmlssd 以 下时，就很容易使得出水 bod5保持在 20mg/l 以下。 但是要满足硝化要求时，污水处理系统必须有足够的泥龄，因而 污泥负荷不能太高，也使得出水 bod5浓度较低，也就是说，设计 bod5去除率不单与排放标准对单项污染物去除率的要求有关，也与 排放标准对污染物去率的总体要求有关。 (2）codcr的去除 污水中 codcr去除的原理与 bod5基本相同。 污水厂 codcr的去除率，取决于进水的可生化性，它与城市污水 的组成有关。 对于主要以生活污水及其成份与生活污水相近的工业废水组成 的城市污水，其 bod5/codcr0.5，污水的可生化性较好，出水 codcr 值可以控制在较低的水平，能够满足 codcr50 mg/l 的要求。而成份 主要以工业废水为主的城市污水，或 bod5/codcr比值较小的城市污 水，其污水的可生化性较差，处理后污水中剩余的 codcr较高，要满 足出水 codcr60mg/l，有一定难度。 和平镇污水处理厂服务范围内的城市污水主要以工业污水为主， 其 bod5/codcr值为 0.33，污水可生化性较差，采用二级处理工艺较 难满足排放标准要求出水 codcr60mg/l。 (3）氨氮的去除 污水去除氨氮方法主要有物理化学法和生物法两大类，在市政污 水处理行业中生物法去除氨氮是主流，也是城市污水处理中经济和常 用的方法。物理化学去除氮主要有折点氯化法、选择性离子交换法、 空气吹脱法等；生物去除氨氮工艺较多，但原理是一样的。 从经济、管理等方面考虑，物理化学法去除氨氮不适宜在本工程 中应用。氨氮的去除应该采用生物处理的方法。 生物去除氨氮 长兴县和平镇城镇污水处理工程可行性研究报告 42 氮是蛋白质不可缺少的组成部分，因此广泛存在于各类污水之中。 在原污水中，氮以 nh4+-n 及有机氮的形式存在，这两种形式的氮合 在一起称之为凯氏氮，用 tkn 表示。而原污水中的 nox-n(包括亚硝 酸盐和硝酸盐在内)含量很少，几乎为零。这些不同形式的氮统称为总 氮（tn）。 氮也是构成微生物的元素之一，一部分进入细胞体内的氮将随剩 余污泥起从水中去除。这部分氮量约为所去除的 bod5的 5，为 微生物重量的 12，约占污水处理厂剩余活性污泥量的 4。 在有机物被氧化的同时，污水中的有机氮也被氧化成氨氮，在溶 解氧充足、泥龄较长的情况下，进一步被氧化成亚硝酸盐和硝酸盐， 通常称之为硝化过程。其反应方程式如下： nh4+1.5o2 no2-+2h+h2o n02-+0.5 o2 n03- 第一步反应靠亚硝酸菌完成，第二步反应靠硝化菌完成，总的反 应为： nh4+2o2 no3-+2h+h2o 因为硝化菌属于自养菌，其比生长率 n 明显小于异养菌的生长 率 h，生物脱氮系统维持硝化的必要条件是 n，即系统的实际泥 龄大于硝化要求的泥龄，也就是说系统必须维持在较低的污泥负荷条 件下运行，使得系统泥龄大于维持硝化所需的最小泥龄。根据大量的 试验数据和运转实例，设计污泥负荷在 0.18kg bod5kg/mlssd 及以 下时，就可以达到硝化的目的。 和平镇污水处理厂进水氨氮浓度为 30 mg/l，要求出水氨氮浓度 小于 8(15)mg/l，需要采用硝化工艺才能满足排放标准的要求。 （4）磷的去除 污水除磷主要有生物除磷和化学除磷两大类。城市污水采用生物 除磷为主，必要时辅以化学除磷作为补充，以确保出水磷浓度满足排 放标准的要求，并尽可能地减少加药量，降低处理成本。 生物除磷 长兴县和平镇城镇污水处理工程可行性研究报告 43 生物除磷是污水中的聚磷菌在厌氧条件下，受到压抑而释放山体 内的磷酸盐，产上能量用以吸收快速降解有机物，并转化为 phb（聚 羟丁酸）储存起来。当这些聚磷菌进入好氧条件下时就降解体内储 存的 phb 产生能量，用于细胞的合成和吸磷，形成高浓度的含磷污 泥，随剩余污泥一起排出系统，从而达到除磷的目的。 生物除磷的优点在于不增加剩余污泥量，处理成本较低。缺点是 为了避免剩余污泥中磷的再次释放，对污泥处理工艺的选择有一定的 限制。 据资料介绍，在厌氧段释放 1 mg 的磷吸收储存的有机物，经好 氧分解后产生的能量用于细胞合成、增殖，能够吸收 22.4 mg 的磷。 因此磷的吸收取决于磷的释放，而磷的释放取决于污水中存在的可快 速降解的有机物的含量，般来说，这种有机物与磷的比值越大，降 磷效果越好。一般的活性污泥法，其剩余污泥中的含磷量为 1.52，采用生物除磷工艺的剩余活性污泥中磷的含量可以达到传 统活性污泥法的 23 倍，在设计中往往采用 4。 生物除磷工艺的前提条件是聚磷菌必须在厌氧条件下受到抑制， 而后进入好氧阶段才能增大磷的吸收量。因此，污水除磷的处理工艺 必须在曝气池前设置厌氧段。 化学除磷 化学除磷的主要药剂有石灰、铁盐和铝盐。 化学除磷的优点是工艺简单，除加药设备外不需要增加其它设施， 因此特别适用于旧厂改选。其缺点是药剂消耗量大，剩余污泥量增加， 浓度降低，体积增大，使污泥处理的难度增加，同时还要消耗水中碱 度，影响氨氮硝化。 （5）硝酸盐的去除 氮是藻类生长所需的营养物质，容易引起水体富营养化，因此， 一般情况下总氮（主要为硝酸盐）也是污水处理厂出水控制指标之一。 经过好氧生物处理后的污水，其中大部分的氨氮都被氧化成为硝 酸盐（no3-n），反硝化菌在溶解氧浓度极低或缺氧情况下可以利用硝 长兴县和平镇城镇污水处理工程可行性研究报告 44 酸盐中氮作为电子受体，氧化有机物，将硝酸盐中的氮还原成氮气 （n2），从而完成污水的脱氮过程，通常称之为反硝化过程。其能量来 源于甲醇、乙酸、甲烷或污水中的碳源，反应方程式如下： 6n03-+5ch30h 3n2+5c02+7h2o+60h- 8n03-+5ch3cooh 4n2+10co2+6h20+80h- 8n03-+5ch4 4n2+5co2+6h20+80h- 10n03-+c10h1903n 5n2+10co2+3h2o+nh3+10oh- 在反硝化过程氢氧根离子水中的二氧化碳反应生成重碳酸根离子： oh-+co2 hc03- 从上述硝化和反硝化过程反应方程式可以看出： 1）在硝酸盐还原为氮气的反硝化过程中，反硝化菌利用硝酸盐 （no3-）作为电子受体，而以污水中的有机物作为碳源提供能量并使之 氧化稳定。每转化 lgn03-n 为 n2时，需要消耗有机物（以 bod5计） 2.86g，即反硝化 1g 硝酸盐可以回收 2.86g 氧。 2）硝化过程有 h+产生，要消耗水中碱度，当碱度不够时，污水的 ph 值将下降至维持硝化反应正常进行所需的 ph 值之下，从而使硝 化反应不能正常进行。每氧化 1gnh4-n 为 n03-n 时要消耗碱度 7.14g。而反硝化反应则伴随有 oh-产生，每转化 1gn03-n 为 n2时要 产生 3.75g 碱度，即可以回收 3.75g 碱度，使硝化过程消耗的部分碱 度得到补充。 因此，从降低能耗（利用 n03-n 作为电子受体氧化有机物）、回收 碱度保证硝化进行过程以及改善生物除磷效率的角度来看，和平镇污 水处理厂采用反硝化或部分反硝化的生物脱氮工艺是有利的。 建设部、国家环境保护总局及科技部印发的城市污水处理及污 染防治拄术政策（建城 2000124号），对处理工艺选择政策为：“处理 能力在 10 万 m3/d 以下的污水处理设施，可选用氧化沟、sbr 法、水 解好氧法、ab 法和生物滤池法等技术，也可选用常规活性污泥法”。 综上所述，根据和平镇污水处理厂的进水水质和要求达到的出水 指标，我们认为，最佳的处理工艺是生物除磷脱氮工艺，即二级强化 长兴县和平镇城镇污水处理工程可行性研究报告 45 处理工艺。针对和平镇污水处理厂建设规模，选用活性污泥法、氧化 沟、a2-hcr 等生物除磷脱氮（即二级强化处理）工艺，可实现环境效 益和经济效益的最佳统一。 生物脱氮除磷工生物脱氮除磷工艺艺 近年来，常用的生物除磷脱氮（二级强化处理）工艺主要有三类： 第一类为按空间进行分割的连续流工艺，第二类为按时间进行分割的 间歇式工艺，第三类为前两类的不同组台。 5.2.3.2 按空按空间进间进行分割的行分割的连续连续流工流工艺艺 按空间分割的连续流工艺是指各种功能在不同的空间（不同的池 子或分隔）内完成。成熟的工艺有：a/o(厌氧/好氧)法、a/a/o 法、ab 法、氧化沟和 hcr 法等。 a、a/o（厌氧/好氧）法 a/o（anaerobic/oxic）工艺（有硝化）即厌氧/ 好氧工艺是厌氧区和缺氧区组成的最简单的强化生物除磷工艺。其工 艺流程见图 5-1。 图图 5-1 a/o 法工法工艺艺流程框流程框图图 回流活性污泥被回流至厌氧区中，污泥中的聚磷菌在厌氧条件下， 受到压抑而释放出体内的磷酸盐，产生能量用以吸收快速降解有机物， 并转化为 phb(聚 羟丁基酸)储存起来。然后混合液进入好氧区，聚 磷菌在好氧条件下降解体内储存的 phb 产生能量，用于细胞的合成 和吸磷，形成高浓度的含磷污泥，随剩余污泥一起排出系统，从而达 到生物除磷的目的。 在具有足够泥龄的条件下，bod5在好氧池内被降解的同时，也 完成硝化反应。 因为回流活性污泥被回流至厌氧区，在好氧区按硝化设计时，该 污泥回流 进水 厌氧区（a）好氧区 （o） 二沉池 出水 长兴县和平镇城镇污水处理工程可行性研究报告 46 系统也同时具有脱氮功能，其脱氮效率取决于活性污泥回流比。 一般认为 a/o 工艺有硝化时存在以下缺点： 为了避免回流活性污泥中所含硝酸盐氮破坏厌氧系统影响除磷 效果，污泥回流量需要控制，因此其脱氮效率有限。也就是说该工艺 的主要功能在于除磷。 因为要进行硝化反应，系统的泥龄比无硝化 a/0 工艺的要长，从 而使除磷效率有所降低。 因此， “二部一局”印发的城市污水处理及污染防治技术政策将 a/o 法列入首选技术之列。 b、改良型 a/o 法 针对 a/o 法的缺点进行改进，即消除回流活性污泥对厌氧区的 不利影响并提高其脱氮效率，以及降低混合液回流带来的稀释作用， 增设了回流污泥预缺氧池，使回流污泥现进入缺氧池，同时取消了缺 氧池和内回流。其工作原理如图 5-2 所示。 图图 5-2 改良型改良型 a/o 法工法工艺艺流程框流程框图图 改良型 a/o 法的改进原则如下： 回流活性污泥首先进入预缺氧区（preanoxic zone）进行反硝化反 应，去除其中的溶解氧及硝酸盐氮，然后再进入厌氧区。这样可以保 证厌氧区的厌氧效果，提高系统的除磷能力。 回流活性污泥中硝酸盐氮的反硝化是靠分配部分进水中的碳源 （bod5）进行反硝化，其反硝化速率远远高于依靠内源呼吸作用进行 的反硝化，因此需要的反硝化停留时间短、容积小。 （10-30%） q 污泥回流 （ras） 进水 （70-90%）q 厌氧区（a）好氧区 （o） 二沉池 出水 预缺氧区 （p） 长兴县和平镇城镇污水处理工程可行性研究报告 47 反硝化作用主要靠活性污泥回流来解决，在不考虑曝气池内进行 的同步反硝化和二沉池内反硝化作用时，理论上的反硝化率为 =ras/（q+ras）。 在污泥回流量为 50-100时，反硝化率为 33-50。 取消混合液回流，使系统得到了简化，同时也降低了能耗。因为 预缺氧池内只有 10-30的原污水进入，所以预缺氧池内的泥负荷很 低，仅为 0.004-0.01 kgbod5/kgmlssd，而厌氧池的污泥负荷可以达 到 0.17-0.20kgbod5/kgmlssd，因此改良型 a/o 法可以很好地将 生物除磷要求高负荷、生物脱氮要求低负荷有机地结合在一起。 因为改良型 a/o 工艺的脱氮靠回流活性污泥来达到，加大污 泥回流量虽然可以提高脱氮率，但是也会带来其他一些负面影响（见 下面对倒置 a/a/o 工艺的论述），因此改良型 a/o 法主要适用于对总 氮要求不太严格的场合。 c、a/a/o 法 a/a/o 法即厌氧/缺氧/好氧活性污泥法。亦称 a2/o 工艺，是英文 anaerobic-anoxic-oxic 第一个字母的简称。 本法是在 70 年代，由美国一些专家在厌氧-好氧法脱氮工艺的基 础上开发的，其宗旨是开发一项能够同步除磷脱氮的污水处理工艺。 其构造是在 a/o 工艺的厌氧区之后、好氧区之前增设个缺氧 区，好氧区具有硝化功能，井使好氧区中的混合液回流至缺氧区进行 反硝化，使之脱氮。污水在流经三个不同功能分区的过程中，在不同 微生物菌群作用下，使污水中的有机物、氮和磷得到去除，达到同时 进行生物除磷和生物除氮的目的。其流程见图 5-3。 混合液回流 污泥回流 进水 厌氧区（a）缺氧区（a）好氧区 （o） 二沉池 出水 长兴县和平镇城镇污水处理工程可行性研究报告 48 图 5-3 a/a/o 工艺流程框图 在系统上，该工艺是最简单的除磷脱氮工艺，在厌氧、缺氧、好氧 交替运行的条件下，可抑制丝状菌的繁殖，克服污泥膨胀，使得 svi 值一般小于 100，有利于泥水分离，在厌氧和缺氧段内只设搅拌机。 由于厌氧、缺氧和好氧三个区严格分开，有利于不同微生物菌群的繁 殖生长，脱氮除磷效果好。目前，该法在国内外广泛使用，广州市大坦 沙污水厂一、二期工程即采用 a/a/o 工艺，运行良好。 但是 a/a/o 工艺存在一些缺陷： 回流活性污泥（外回流）直接回流进入厌氧池，其中夹带的大量硝 酸盐氮回流至厌氧池，破坏了厌氧池的厌氧状态，从而影响系统的除 磷效果。 研究结果表明，mlss 中的含磷量随污泥负荷的降低将大幅度下 降。生物除磷需要高的污泥负荷，而生物脱氮则需要低的污泥负荷， 在 a/a/o 工艺中要使二者同时达到最佳状态是困难的，般是以生 物脱氮为主，生物除磷为辅。 为了解决 a/a/o 法回流污泥中硝酸盐对厌氧放磷的影响，可采 取将回流污泥进行两次回流，或进水分两点进入等措施。于是，产生 了倒置 a/a/改良型 a2/o 等工艺。 d、倒置 a/a/o 工艺 倒置 a/a/o 工艺的池型布置与常规 a/a/o 相同，其区别只是在 于取消了混合液的回流，但是为了达到反硝化除氮的目的，必须加大 活性污泥的回流量，以满足脱氮要求。其工艺流程图如图 5-4 所示。 进水 缺氧区（a）厌氧区（a）好氧区 （o） 二沉池 出水 污泥回流（1.5-2.5q） 长兴县和平镇城镇污水处理工程可行性研究报告 49 图 54 倒置 a/a/o 工艺流程框图 倒置 a/a/o 工艺与常规 a/a/o 工艺相比，其优点在于将常规 a/a/o 工艺的污泥回流系统与混合液回流系统合二为一，组成了唯一 的污泥回流系统，使得工艺流程得到简化，也减少了管理点。 倒置 a/a/o 工艺的缺点是： 缺氧区、厌氧区的进水分配比例较大(一般为 3：1 左右)，这样反 硝化的碳源比较充足，但厌氧释磷所需的挥发性脂肪酸（vfas）却严 重不足。特别是碳源种类的分配不尽合理，这是因为在各种碳源均存 在的条件下。反硝化菌总是优先利用对除磷十分关键的 vfas 进行反 硝化反应，而厌氧池内其它无法被除磷菌利用但却可以用于反硝化反 应的碳源却没有被充分利用。 污泥回流比较大，一般为（1.5-2.5q），对系统反应物的稀释作用 依然存在。 ef、改良型 a2/o 工艺 改良型 a2/o 工艺是在厌氧池前增加预脱硝池和选择池，以降低 回流污泥中硝酸盐对厌氧放磷的影响，并抑制丝状菌生长，为了解决 缺氧池反硝化碳源不足的问题，将进水按比例进入厌氧池和缺氮池中， 其流程如图 5-5 所示。 进水（0.75-0.9）q 图 5-5 改良型 a/a/o 工艺流程框图 各反应器单元功能与工艺特征 1）预缺氧池，部分原污水（10-25q）进入，同步进入的还有从沉 淀池排出的含磷回流污泥，本反应器的主要功能消耗掉回流污泥所含 污泥回流 出水 混合液回流 进水 (0.10-0.25)q 预缺氧池 厌氧池（a） 缺氧池（a） 好氧池 （o） 二沉池 长兴县和平镇城镇污水处理工程可行性研究报告 50 的溶解氧和硝态氧，保证下阶段厌氧池磷的充分释放。 2）厌氧池，大部分原污水（75-90q）进入，同步进入的还有经预 缺氧池排出的含磷回流污泥，本反应器的主要功能是释放磷，同时部 分有机物进行氨化。 3）缺氧池，污水经过厌氧反应池进入缺氧反应池，本反应池的首 要功能是脱氮，硝态氮是通过内循环由好氧反应池送来的，循环的混 合液量较大，一般为 1.5-2q（q原污水流量）。 4）好氧池，混合液从缺氧反应器进入好氧反应池曝气池，这 一反应器单元是多功能的，去除 bod，硝化和吸收磷等项反应都在 本反应器内进行。这三项反应都是重要的，混合液中含有 n03-n，污 泥中含有过剩的磷，而污水中的 bod（或 cod）则得到去除。流量为 2q 的混合液从这里回流缺氧反应池。 5）沉淀池的功能是泥水分离，污泥的一部分回流至预缺氧反应池， 上清液作为处理水排放。 本工艺具有以下各项特点： 本工艺属于同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间少于其他同 类工艺。 在厌氧（缺氧）、好氧交替运行条件下，丝状菌不能大量增殖， 无污泥膨胀之虞，svi 值一般均小于 100。 污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效。 在构造上的优化主要体现在如下方面： 、厌氧段、缺氧段不再是单格，而是包括多个串级的完全混合 单元，按流程分为：预缺氧区、次缺氧区和缺氧区 3 段。厌氧区被分 为 2 个单元，缺氧区被分为 3 个单元。既提高了生化反应速率，又能 得到更好的除磷脱氮效果。 、增设预缺氧区是对传统 a2/o 工艺的重大改进。回流污泥进 入预缺氧区，在预缺氧区单元内就消耗掉了溶解氧和硝态氧，再将污 泥回流至厌氧段，就能做到硝态氧的零回流，保证了厌氧池的厌氧状 态，从而可以减小厌氧池的容积、提高生物除磷效果。 长兴县和平镇城镇污水处理工程可行性研究报告 51 、进水被同时以不同比例分配至预缺氧段和厌氧段，可以使原 污水中的碳源利用达到最优，同时获得最佳氮、磷去除率。 、厌氧区分 2 段，缺氧区分为 3 段，在厌氧区第二段、缺氧区 第 1 段均设有混合液内回流闸板阀，可以灵活的调整厌氧区、缺氧区 容积，以适应不同的进水水质生物除磷和脱氮不同要求。 改良 a2/o 工艺在运转管理灵活性方面的优化主要体现在如下方 面： 、对于不同的进水水质、不同的季节，生物除磷和生物脱氮所 需的碳源比会发生变化。因此，改良 a2/o 生化池可以调节分配至预 缺氧段和厌氧段的进水比例，以便同时向生物除磷和生物脱氮提供最 优的碳源。 、在冬季和夏季，硝化和反硝化都有不同的反应速率，但是温 度的变化对硝化的影响远远大于对反硝化的影响。例如，硝化过程的 限制性因素是氨氮转化为亚硝酸盐的速率，根据公式计算出 10时 亚硝酸菌的最大比增长率仅为 30时的 0.14 倍，而反硝化速率在 10时仍然可达 30时的 0.67 倍。因此，在不同的季节就需要有不同 的硝化泥龄和硝化容积，以便保证硝化的进行。改良 a2/o 生化池可 以在不同的季节，根据不同的进水水质（碳氮比的变化），将一个厌氧 单元转换为缺氧单元，以便在冬季也能达到令人满意的脱氮效率。 、当进水水质发生变化，如 tp 浓度较低，脱氮不是重点时，需 要突出生物除磷工艺时，关闭混合液回流泵，改良型 a2/o 工艺亦可 方便地调整为按改良型 a/o 工艺运行。达到高效生物除磷效果，同时 节约能耗，运转非常灵活。 f、ab 法 ab 法是一种生物吸附-降解两段活性污泥法，a 段负荷高，曝气 时间短，约 0.5h，污泥负荷高达 2-6kgbod5/kgmlssd；b 段（可按 a/a/o 设计）污泥负荷较低，为 0.1-0.3kgbod5/kgmlssd；该法对有 机物、氮和磷都有一定的去除率。它适用于进水浓度高（通常要求进 水 bod5250mg/l)、处理程度较高、水质水量变化大的污水。 长兴县和平镇城镇污水处理工程可行性研究报告 52 由于和平镇污水处理厂设计进水 bod5为 150mg/l，水质浓度不 高，因此不宜采用 ab 法。 g、氧化沟工艺 氧化沟工艺是五十年代初期发展起来的一种污水处理工艺形式， 因其构造简单，工作稳定可靠，易于维护管理，很快得到广泛应用。 氧化沟兼有完全混合和推流的特性，构造简单、一股采用表面曝 气从而省掉了鼓风机房，易于维护管理，广泛应用。但传统氧化沟具 有充氧动力效率低，能耗较高等缺点，氧化沟也已不断发展成为多种 形式，使用较为广泛的主要有：carrousel(卡鲁塞尔)氧化沟、0rbal(奥 贝尔)氧化沟、交替式氧化沟和一体化氧化沟。在氧化沟前增设厌氧池， 在沟体前（内）增设缺氧区，形成改良型氮化沟。它具有生物脱氮除磷 功能，不需要混合液回流。 5.2.3.3 按按时间时间分割的分割的间间歇式工歇式工艺艺序批式活性序批式活性污污泥法泥法 序批式活性污泥法，又称间歇活性污泥法，把生物反应与沉淀合 二为一。近几年来，已发展成为多种型式，主要有传统 sbr、iceas、cass、untank 工艺等。 （1）传统 sbr 法 在同一容器中进水时形成厌氧（此时不曝气）、缺氧，而后停止进 水，开始曝气充氧，完成脱氮除磷过程，并在同一容器中沉淀，再加上 撇水器出水，完成一个程序。这种方法与以空间进行分割的连续系统 有所不同，它不需要回流污泥，也无专门的厌氧、缺氧、好氧分区，而 是在同一容器中，分时段实行搅拌、曝气、沉淀，形成厌氧、缺氧、好 氧过程。 但传统的 sbr 工艺用于生物除磷脱氮时，效果不够理想。主要表 现在以下几个方面：对脱氮除磷而言，为了考虑进水基质浓度、有毒 有害物质对处理效果的影响，传统 sbr 工艺采取了灵活的进水方式 （如非限量曝气等），虽然提高了抗冲击负荷能力，但由于这种考虑与 脱氮或除磷所需的环境条件相左，因而在实际运行中往往削弱丁脱氮 长兴县和平镇城镇污水处理工程可行性研究报告 53 或除磷效果。就除磷而言，采用非限量或半限量曝气进水方式，将影 响磷的释放；对脱氮而言，将影响硝态氮的反硝化效果。 这种方法厌氧池的氧化还原电位较高，除磷效果差，总容积利用 率低，一般小于 50，适用于污水量较小场合。 （2）unitank unetank 工艺，又称单池系统，是比利时西格期清水公司 （seghers engineering water nv）于 80 年代末开发的专利技 术。unitank 池一般由 a、b、c 三个矩形池组成，三个池水力相通， 每个池内均设有供氧设备，在外边（a、c 池）两侧矩形池设有固定出 水堰和剩余污泥排放口，既可作为曝气池，又可作为沉淀池。连续分 池进水，具有脱氮除磷效果。它是连续进水、连续出水的活性污泥处 理构筑物，其中边上的两个池子交替进行反应和沉淀（即为 sbr 池）， 融缺氧、好氧及沉淀池于一体。 unitank 的特点在于一体化，布置紧凑，能较好地利用土地面 积，节约用地效果明显；不需混合液回流及活性污泥回流，流程简单， 利于管理；设置不同的循环时间，适应性较强，序批式控制，易于实现 处理过程的自动控制。其运行方式类似于 t 型氧化沟。 unitank 实质上是 sbr 的另一种形式，澳门的凼仔污水处理厂采 用此工艺，但该厂不要求脱氮除磷。 在设备方面，unitank 虽通过固定堰槽出水，但在曝气阶段堰 槽内存有混合液，排水前必须先进行冲洗，增加了相应设备；另外，该 工艺管道系统布置较复杂，且需要大量电动进水阀门、电动空气阀门 （当采用鼓风曝气时）以及剩余污泥阀门，对管理维护要求较高；由于 无专门的厌氧区域，因此生物除磷效果差；因为无回流设施，因此造 成连续曝气单元的 mlss 较两边低，使得整个系统的利用效率较低。 （3）iceas iceas 工艺是 20 世纪 80 年代在澳大利亚发展起来的。工艺一 般采用由两个矩形池为一组的 sbr 反应器，每个池子分为予反应区 和主反应区两部分，予反应区一般处于厌氧或缺氧状态，主反应区是 长兴县和平镇城镇污水处理工程可行性研究报告 54 曝气反应的主体，体积占反应器总池容的 85-90。 经预处理的废水连续不断地进入反应池前部的预反应区，在该区 内污水中的大部分可溶性 bod 被活性污泥微生物吸附，并一并从主、 预反应区隔墙下部的孔眼以低速进入主反应区。在主反应区内，按照 “曝气、闲置、沉淀和滗水”的程序周期性地运行，使污水在交替的好 氧厌氧和厌氧好氧的条件下完成脱氮和除磷作用。各过程的 历时及相应设备的运行均根据设计由计算机自动控制。iceas 工艺 在国内昆明第三污水厂进行了使用，规模为 15 万 m3/d。 (4)cass cass 工艺简介 cass 工艺是循环式活性污泥法（cyclic activated sludge system，cass）的简称，也被称为 cast（cyclic activated sludge system）或 casp（cyclic activated sludge process）。cass 工艺是 goronszy 教援在 iceas 的基础上开发山来的，是 sbr 工艺的一种新 的形式。cass 方法在 20 世纪 70 年代开始得到研究和应用。反应器 工艺是以生物反应动力学原理及合理的水力条件为基础而开发的一 种具有系统组成简单、运行灵活和可靠性好等优良特点的废水处理新 工艺，尤其适合于要求脱氮除磷功能的城市污水处理。 cass 工艺实质上为具有除磷脱氮功能的间歇式反应器，在此反 应器中进行交替的曝气不曝气过程的不断重复，将生物反应过程及 泥水的分离过程结合在一个池子中完成。因此，它是 sbr 工艺及 iceas 工艺的一种最新变型。目前己广泛应用于国内外城市污水处 理工程。 cass 反应器由三个区域组成：生物选择区、兼氧区和主反应区。 生物选择区是设置在 cass 前端的小容积区，通常在厌氧或兼氧条件 下运行。兼氧区不仅只有辅助厌氧或兼氧条件下运行的生物选择区对 进水水质水量变化的缓冲作用，同时还有促进磷的进一步释放和强化 反硝化作用，主反应区则是最终去除有机物的场所。 cass 工艺的循环运行操作过程。每一个运行周期的标准时间为 长兴县和平镇城镇污水处理工程可行性研究报告 55 4h，其中曝气 2h，沉淀和滗水各 lh。 cass 工艺的主要缺点是：系统总体运行脱氮效果好于除磷效果， 对需大量投加化学药剂除磷的城市污水，有可能因碱度的过度消耗而 导致系统失败；对自动化的依赖程度很高，对管理人员的技术水平也 要有较高的要求；由于一般采用鼓风曝气，而增设专门的鼓风机房；变 水位工作造成系统水头损失大，增加了提升费用。 5.2.3.4 msbr 工工艺艺（改良型（改良型 sbr） ） 按空间分割的工艺具有处理效果好，管理方便的优点，但占地较 大；按时间分割的 sbr 系列，具有一体化，占地省的优点。把两者结 合，即在 a/o 或 a/a/o 后接 sbr 池就形成了 msbr 工艺。 msbr 是 80 年代后期发展起来的技术，经历了三代发展，目前 的第三工艺的专利技术归美国芝加哥附近的 aqua aerobic system，inc 所有。msbr 是连续进水、连续出水的反应器，其实质是 a/o 或 a/a/o 系统后接 sbr，因此具有 a/o 或 a/a/o 的生物除磷以 及生物除磷脱氮功能和 sbr 的一体化、流程简洁、控制灵活